G6PC1

在代谢相关脂肪性肝病（MAFLD）/代谢相关脂肪性肝炎（MASH）的晚期，肝脏损伤、炎症、纤维化和肝细胞癌（HCC）风险增加。尽管MASH能够触发p53依赖的肝细胞衰老——一种抑制肿瘤形成的机制，但这种状态也同时增加了HCC的风险。这引发了一个重要问题：MASH是如何在触发细胞衰老的同时增加肝癌风险的？ 为了解答这一问题，2025年1月1日，来自四川大学古丽教授、重庆大学朱亚辉教授与美国加州大学圣地亚哥分校药理学和病理学系特聘教授、MedComm - Future Medicine期刊主编Michael Karin教授领导的联合科研团队在Nature上发表了题为“FBP1 controls liver cancer evolution from senescent MASH hepatocytes”（FBP1控制肝癌从衰老的MASH肝细胞中演变）的研究论文，该研究发现糖异生酶果糖-1,6-二磷酸酶1（FBP1）是p53的靶标，在衰老样MASH肝细胞中升高，但在大多数人类HCC中通过启动子超甲基化和蛋白酶体降解抑制，为我们理解这一过程提供了新的视角。 https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41586-024-08317-9 在HCC中，FBP1和p53的表达显著下调 首先，研究人员通过免疫组化分析发现，在HCC中，FBP1和p53的表达显著下调（图1）。FBP1是一种参与糖异生的酶，它在正常情况下能够抑制肿瘤的发生。研究发现，在83例HCC样本中，有71%的样本FBP1表达降低，这与ALDOB的丢失、AKT的激活、MDM2 Ser166位点的磷酸化以及p53、p21CIP1和p16INK4a的下调密切相关。此外，临床蛋白质组肿瘤分析联盟（CPTAC）和PXD006512早期HCC蛋白质组数据库也显示，FBP1和ALDOB在HCC中普遍下调，且低FBP1与低p21CIP1和p16INK4a之间存在强相关性。 图1. p53依赖性、FBP1下调和启动子 研究人员进一步探讨了FBP1下调的原因，发现虽然体细胞FBP1突变较为罕见（<1%的HCC病例），但在62.8%的HCC中，FBP1的启动子区域发生了甲基化，而其他糖异生基因（如PCK1和G6PC）以及TP53并未发生类似变化。甲基化组分析显示，与肝细胞核相比，HCC核中的FBP1启动子区域存在超甲基化，而TP53启动子的甲基化状态未发生改变。通过染色质免疫沉淀（ChIP）实验，研究人员确认了FBP1启动子的甲基化，并发现5-氮杂胞苷处理可以逆转这种甲基化，从而增加FBP1 mRNA的表达。 在MASH模型中，研究人员发现FBP1和p53的上调能够抑制HCC的发展。当给易患MASH的小鼠喂食高果糖饮食（HFrD）时，会诱导p53、p21CIP1、p16INK4a和FBP1的表达，并抑制AKT的激活。这些蛋白质在HFrD开始后的第32周达到峰值，随后逐渐下降，而NRF2的表达则呈现出相反的趋势。到了第22周，肝细胞的DNA损伤和DNA损伤响应（DDR）介质，如磷酸化的γH2AX（P-γH2AX）、53BP1、P-ATR和P-CHK1等水平上升，同时P-RPA2（提示复制叉停滞）和与衰老相关的β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）也升高。HFrD喂养还诱导了早期的肿瘤性病变，可能包含肝癌前体细胞（HcPCs），其中多泛素化蛋白聚集体和自噬伴侣蛋白p62的积累表明自噬受到干扰，NRF2（NQO1）、CD44和MYC被激活，而p53和FBP1则被下调。在肝细胞中敲除FBP1会激活NRF2和AKT，下调p53、p21CIP1和p16INK4a，并改变肝脏的形态。 FBP1缺失通过AKT促进肿瘤发生 为了探究FBP1缺失如何促进肝脏肿瘤的发生，研究人员采用水动力尾静脉注射（HTVI）方法，将致癌基因NRASG12V与Sleeping Beauty转座子一起注入小鼠体内。结果发现，在FBP1基因完整的小鼠中，NRASG12V的致癌能力相对较弱，但在FBP1被敲除的小鼠中，可迅速诱导出轻度纤维化的HCC，这些肿瘤细胞表面标记物包括α-胎蛋白（AFP）、CD44和MYC。注射NRASG12V的FBP1缺失小鼠在20周内死亡（图2）。 进一步研究发现，NRASG12V仅在FBP1缺失的小鼠肝脏中激活了AKT信号通路，同时抑制了GSK3β Ser9位点的磷酸化，导致GSK3β的底物NRF2积累，以及MDM2 Ser166位点的磷酸化。与NRF2的激活一致，p53和p21的表达被下调。AKT的激活在HTVI后1周内显现，伴随着NQO1的诱导、MDM2的磷酸化以及核内p53、p21CIP1和p16INK4a的减少，而Ki-67的表达在4周后上升。与非肿瘤组织相比，HCC中磷酸化的AKT、GSK3β和NRF2水平更高。此外，敲除肝细胞中的Trp53也支持了NRASG12V诱导的快速HCC发生，同时下调了FBP1并增强了AKT和NRF2的激活。 图2. FBP1或p53缺失和AKT激活导致NRASG12V肿瘤发生 FBP1与NRF2之间存在相互制约 研究人员还发现，FBP1与NRF2之间存在相互制约的相互作用。FBP1的缺失会激活NRF2，而NRF2的激活又会进一步抑制FBP1的表达（图3），形成一个循环。这种相互作用在HCC的发生和发展中起着关键作用。 图3. NRF2诱导的FBP1降解可缓解衰老，从而促进肿瘤发生 该研究为开发针对肝癌的新型治疗策略提供了潜在靶点 研究人员总结到，在MASH向HCC转变的过程中，FBP1的表达受到抑制，FBP1的缺失会激活AKT信号通路，进而促进细胞增殖和代谢重编程，为肿瘤的发生提供了有利条件。与此同时，NRF2作为一种转录因子，通常在细胞应激反应中发挥保护作用。但在MASH向HCC转变的过程中，NRF2的活性被异常激活。NRF2的激活不仅能够促进FBP1的降解，还能够通过调控一系列下游基因的表达，进一步增强细胞的增殖能力和抗氧化能力，从而推动肿瘤的发生和发展。尽管肝细胞衰老在MASH的早期阶段可能有助于抑制肿瘤的发生，但在晚期阶段，衰老细胞可能会通过分泌一些促炎因子和生长因子，为肿瘤的生长创造适宜的微环境。 这些发现为我们理解MASH向HCC转变的分子机制提供了新视角，并为开发新的治疗策略提供了潜在的靶点。通过调节FBP1和NRF2的表达，或许可以有效阻止MASH向HCC的进展，为肝癌的预防和治疗提供新的思路。 参考文献 1.Gu L, et al. FBP1 controls liver cancer evolution from senescent MASH hepatocytes. Nature. 2025 Jan 1. doi: 10.1038/s41586-024-08317-9. MedComm系列期刊介绍 MedComm-Future Medicine是由Wiley出版的开放获取期刊。MedComm(2023 lF 10.7) 姐妹刊。期刊相关主题包括但不限于：遗传学、生物信息学、深度学习、干细胞、类器官等；关注人类主要疾病，包括但不限于：癌症、心血管疾病、自身免疫疾病和神经系统疾病等。 主编由伦敦国王学院Robin Ali教授，加州大学Michael Karin教授，和澳门科技大学张康教授担任。张康教授还担任Signal Transduction and Targeted Therapy、Precision Clinical Medicine共同主编。 MedComm-Future Medicine已被国际知名数据库Scopus收录，2024年免收稿件处理费，欢迎投稿！ 往期推荐 牙干细胞在牙槽骨和牙周再生中的应用研究进展｜MedComm-Future Medicine MedComm-FutMed重磅综述 | 深度学习在蛋白质结构预测中的进展与挑战 识别代谢特征，助力肿瘤免疫治疗疗效预测 | MedComm-Future Medicine 推荐阅读 01 MedComm（IF 10.7）和Molecular Biomedicine (IF 6.3) 影响因子再创新高 | 祝贺！ 02 喜报！MedComm-Oncology明年即将获得首个影响因子！ 03 喜讯 | 祝贺MedComm-Future Medicine主编再次入选2024年“全球高被引科学家”榜单 往期链接 “小小疫苗”养成记 | 医药公司管线盘点  人人学懂免疫学 | 人人学懂免疫学（语音版）    综述文章解读 | 文献略读 | 医学科普 | 医药前沿笔记 PROTAC技术 | 抗体药物 | 抗体药物偶联-ADC 核酸疫苗 | CAR技术 | 化学生物学 温馨提示 医药速览公众号目前已经有近12个交流群（好学，有趣且奔波于医药圈人才聚集于此）。进群加作者微信（yiyaoxueshu666）或者扫描公众号二维码添加作者，备注“姓名/昵称-企业/高校-具体研究领域/专业”，此群仅为科研交流群，非诚勿扰。 简单操作即可星标⭐️医药速览，第一时间收到我们的推送 ①点击标题下方“医药速览”   ②至右上角“...”  ③点击“设为星标

摘要：近年来，基因治疗取得了显著进展。已有超过4000个编码蛋白质的基因与6000多种遗传疾病有关；下一代测序技术彻底改变了遗传疾病的诊断。大多数遗传疾病被认为是非常罕见或超罕见的，这里定义为病例少于1:100,000，但12种批准的基因治疗中（不包括RNA治疗），只有一种针对超罕见疾病。本文探讨了三种适合各种罕见遗传疾病的基因补充疗法方法：慢病毒载体修饰的自体CD34+造血干细胞移植、系统性腺相关病毒（AAV）载体向肝脏的传递，以及AAV向脑脊液和大脑的局部传递。结合RNA疗法，我们为这些基因治疗提出了一个潜在的商业模式。 1.背景 低发病率或低患病率的疾病，通常被称为罕见病，对卫生系统和患者都构成了沉重的负担。诊断罕见病很困难，因为医生对罕见病不太熟悉，而且诊断它们有时需要专门的测试或检查。针对这些疾病的药物开发也落后于更常见的疾病。因此，为了解决这个问题，许多国家通过简化审批流程和授予销售独占权来鼓励开发孤儿药。在美国，罕见病被定义为影响少于20,000名患者的疾病。这一类包括许多遗传病和特定癌症亚型，但这些疾病的药物开发仍然困难。然而，近年来基因治疗的快速发展为治疗罕见遗传病提供了新的希望。在由基因突变和由此导致的基因产物缺失引起的疾病中，基因治疗旨在通过修复或补充缺陷基因来治疗这些疾病。尽管人类基因组包含大约20,000个编码蛋白质的基因，其中超过4000个基因的突变已知会导致6000多种遗传病（OMIM条目统计），但下一代测序（NGS）的出现显著提高了这些疾病的诊断，无论它们的罕见程度如何。 尽管取得了这些进展，孤儿药开发的成本仍然高得令人望而却步。因此，针对遗传病的药物开发和批准，特别是那些影响极少数患者或被认为是超罕见的疾病，仍然缺乏。目前，没有“超罕见”疾病的法律定义；这个子类别是由国家卫生和护理卓越研究所非正式引入的，用于针对患病率低于每50,000人1人的疾病的药物。有些疾病非常罕见，全世界受影响的个体少于30人，以至于n-Lorem基金会考虑进行单一受试者试验。在本文中，我们采用一个任意定义的超罕见疾病，即患病率低于每100,000人1人。 2.目前基因治疗的成功 尽管人类基因治疗的最初尝试遇到了并发症和失败，但近年来批准的基因治疗产品数量有所增加。以下是美国和/或欧盟批准的基因治疗列表，包括RNA治疗，改编自并更新自“2023年细胞和基因治疗的现状”（表1和2）。这些列表不包括癌症基因治疗。 2.1.批准的基因治疗 Luxturna，2017年批准用于Leber先天性黑蒙症（LCA），取得了显著的成功，通过视网膜下注射携带正常人类RPE65 cDNA副本的重组腺相关病毒（AAV），恢复了视力，这种恢复通常被描述为奇迹般的逆转失明。AAV依赖于辅助病毒来完成其生命周期，不会引起任何已知的人类疾病，而且AAV很少整合到宿主基因组中。这一突破强调了基因治疗治疗以前无法治疗的疾病的潜力。Luxturna的成功鼓励了基因治疗领域的进步。紧随Luxturna之后，使用AAV9病毒衣壳的Zolgensma在基因治疗方面取得了更大的成功。脊髓性肌萎缩症（SMA）是一种痛苦的退行性疾病，最严重的婴儿无法发展出坐姿能力，其他人则逐渐失去运动和呼吸功能。SMA是一种相对常见的遗传病，发病率约为每10,000人1人，为Zolgensma创造了一个巨大的市场。从2019年到2021年，有三种使用基因（慢病毒载体）修饰的自体CD34+造血干细胞移植的基因治疗被批准：Zynteglo用于β-地中海贫血，Skysona用于肾上腺脑白质营养不良（ALD），Libmeldy用于脑白质营养不良（MLD）。β-地中海贫血和ALD也可以通过异体造血干细胞移植（HSCT）治疗，但当没有合适的供体时，基因治疗提供了一个可行的选择，自体移植比异体移植风险更低。2022年，Upstaza，rAAV2-hAADC，被批准用于治疗芳香族L-氨基酸脱羧酶（AADC）缺乏症，标志着第一个直接针对大脑的基因治疗。同年，Roctavian和Hemgenix分别被批准用于治疗血友病A和B。血友病的基因治疗取得了与Zolgensma相当的成功，这是由血友病的相对高发病率（血友病A影响1/5,617名男性，血友病B影响1/19,283名男性）推动的。考虑到凝血因子输注的昂贵和不便，这一成功尤为重要。2023年，又有四种基因治疗被批准：Vyjuvek用于大疱性表皮松解症；Lyfgenia，使用编码抗镰状血红蛋白HbAT87Q的慢病毒载体，用于镰状细胞贫血症；Casgevy，采用CRISPR-Cas9，第一种基因编辑疗法，针对BCL11A红细胞特异性增强子，也用于镰状细胞贫血症；Elevidys，用于杜氏肌营养不良症（DMD），这是一种影响大约每5,000名男性1人的遗传性肌肉退行性疾病。 2.2.批准的RNA治疗 批准的RNA治疗比基因补充治疗要多（表2）。反义寡核苷酸（ASOs）和小干扰RNA（RNAi）是两种广泛用于沉默基因表达的策略。如Ionis Pharmaceuticals和Sarepta Therapeutics等公司已经开发了几种针对杜氏肌营养不良症、转甲状腺素（TTR）相关遗传性淀粉样变性和脊髓性肌萎缩症（SMA）的反义疗法（表2）。如Alnylam等公司开发了针对TTR相关遗传性淀粉样变性、卟啉症、高草酸尿症等疾病的RNAi疗法（表2）。TTR相关淀粉样变性是由转甲状腺素系统沉积引起的，临床表现包括神经病变、心肌病和眼肌黄斑病变。ASO和RNAi在破坏互补mRNA和抑制TTR合成方面非常有效。自它们开发以来，Tegsedi（反义疗法）、Onpattro（RNAi）、Amvuttra（RNAi）和Wainua（反义疗法）都已获得治疗TTR相关遗传性淀粉样变性的许可。 2.3.临床试验 还有针对新治疗的临床试验。AAV-G6PC的肝脏转导提高了糖原贮积病Ia型的长期治疗效果。包括肝脏基因库治疗在内的不同策略的基因治疗已在糖原贮积病II型（庞贝病）的治疗中进行了测试。正在研究更多关于眼睛的遗传病。使用马传染性贫血病毒驱动的载体（EIAV-ABCA4）对ABCA4相关Stargardt病的患者进行治疗。反义寡核苷酸可以修复由超罕见ABCA4变体引起的异常剪接，在患有早期Stargardt病的儿童中。AAV5-NR2E3可能会减轻由视紫红质和其他基因突变引起的视网膜退化，在视网膜色素变性患者中。此外，单次给药的载有基因编辑器mRNA的脂质纳米粒子可以灭活Pcsk9基因，以治疗遗传性和获得性高胆固醇血症，目前心脏-1研究正在进行中。 2.4.罕见病的强烈药物开发 像DMD这样的罕见病已经被不同的方法所接近。大约80%的DMD突变可能适合外显子跳跃。Eteplirsen（Exondys 51, Sarepta Pharmaceuticals）是FDA在2016年批准的第一种外显子跳跃药物治疗。外显子53跳跃，golordirsen（Vyondys 53, Sarepta Pharmaceuticals），增加了一小部分符合条件DMD患者的比例。读穿药物ataluren（Translarna）针对大约13%的有错义突变的DMD患者。此外，Elevidys，一种基于AAV的基因补充治疗，提供了一份微营养不良蛋白cDNA的副本，可能使所有DMD患者受益。另一个例子是亨廷顿病（HD），它是由亨廷顿基因上的CAG重复病理性扩展引起的。有几种方法可以减少突变亨廷顿蛋白的表达。用针对HD突变相关单核苷酸多态性的ASOs抑制亨廷顿蛋白可以恢复HD小鼠模型的认知功能。通过系统给药使用载脂蛋白A-I纳米盘可以将降低突变亨廷顿蛋白的ASOs输送到大脑。miRNA也可以降低亨廷顿水平，并在HD人化小鼠模型中保持纹状体体积和认知功能。一种口服的、能穿透大脑的小分子通过增强假外显子包含来降低亨廷顿水平。在HD小鼠中过表达固醇调节元件结合蛋白2（SREBP2）激活胆固醇生物合成途径基因的转录，清除突变亨廷顿聚集体，并减轻行为缺陷。 2.5.超罕见遗传病的少数治疗方法 在这些已经批准基因治疗的疾病中，SMA、DMD和血友病A的发病率最高，至少每10,000人中有1人。LCA的发病率范围在1/33,000到80,000之间。AADC缺乏症，只有140例记录在案（Orphanet报告2023年11月），在这种情况下是唯一的超罕见疾病。ALD（1:20,000–50,000）和MLD（1:40,000–100,000）的发病率高于AADC缺乏症；然而，只有一部分患者符合基因治疗的条件，必须在症状出现之前进行。ALD也可以通过异体HSCT治疗，这可能会给Bluebird Bio从这两种产品中获利带来挑战。此外，投入癌症基因治疗的资源比投入遗传病的资源要多得多，特别是嵌合抗原受体（CAR）T细胞治疗。RNA治疗也取得了几次成功，但其高应用潜力在于其生产能力可以扩大到治疗大量患者。因此，开发超罕见遗传病的基因治疗通常在确保资金或资源方面面临困难。 3.超罕见遗传病的负担 鉴于遗传病的数量庞大，许多遗传学家在日常实践中经常遇到各种疾病。一位经验丰富的遗传学家通常能够识别出数百种遗传病。例如，粘多糖贮积症（MPSs）包括I型、II型、III型、IV型、VI型和VII型。黏多糖脂质贮积症（MLs）包括唾液酸苷症、半乳糖苷脂症、MLII和MLIII。糖脂贮积症包括高歇病、尼曼-匹克病A/B、尼曼-匹克病C、GM1和GM2神经节苷脂贮积症和法布里病。糖原贮积症包括糖原贮积病IA、IB、II（庞贝病）和III型。神经递质缺乏包括AADC缺乏症、酪氨酸羟化酶（TH）缺乏症、6-吡喃酮四氢蝶呤合成酶（PTPS）缺乏症和GTP环化水合酶1（GCH1）缺乏症。其他代谢疾病包括尿素循环障碍、氨基酸病和有机酸尿症。骨骼疾病包括埃勒斯-当洛斯综合症（EDS）、脊椎骨骺发育不良（SED）和成骨不全症（OI）。其他类别包括先天性全身性脂肪营养不良、涉及DNA修复缺陷的疾病和各种早婴儿癫痫性脑病（EIEE）的病因。最近，我们描述了34例骨骼疾病的遗传病因，确定了涉及这些疾病的16个基因，平均每种疾病2个患者。在我30年的实践中，我见过这里提到的所有疾病。遗憾的是，很少有特定的治疗方法，其中AADC缺乏症是唯一开发了基因治疗的超罕见疾病。有了足够的资源，这些疾病中的许多都可以用基因治疗来治疗。 4.适合治疗超罕见遗传病的基因治疗方式（图1） 4.1.慢病毒载体修饰的自体CD34+造血干细胞移植（图2） 在前述12种批准的遗传病基因治疗中，有六种利用慢病毒载体修饰的HSCT治疗腺苷脱氨酶缺乏症、β-地中海贫血、MLD、ALD和两种不同的镰状细胞贫血症患者。慢病毒载体，如用于治疗地中海贫血的载体，能够向非分裂细胞传递复杂的组织特异性表达盒，而不促进白血化，与早期临床研究中使用的γ-逆转录病毒载体不同。从理论上讲，任何可以通过传统异体HSCT治疗的遗传病也可以从慢病毒载体修饰的HSCT中受益；此外，基因治疗中的自体移植被认为比异体移植更安全。异体HSCT已被证明对治疗如高歇病和MPSI等疾病有效，尽管由于安全考虑更倾向于酶替代疗法（ERT）。然而，在影响大脑的疾病中，如高歇病III型和MPSIH/S，异体HSCT仍被视为一种治疗选择。人们了解到，移植的造血干细胞可以分化成吞噬细胞，作为小胶质细胞迁移到大脑，然后可以在ALD等疾病中清除异常代谢物，或在溶酶体贮积病中分泌分子以挽救宿主脑细胞。 慢病毒载体修饰的HSCT相对于异体HSCT的优势还包括使用更强的启动子来增加产物表达和密码子优化以增加翻译效率。基因工程可以向基因添加分泌性前导肽，实现类似于ERT的高血水平的转基因产物。慢病毒载体修饰的HSCT可以维持表达蛋白的高和稳定血水平，与ERT中观察到的脉冲式血蛋白水平不同。最近，通过向输注蛋白中添加能够穿透大脑的表位，如转铁蛋白表位或输注蛋白上的受体抗体，开发的针对大脑的ERT已被证明可以促进转铁蛋白受体介导的跨血脑屏障的运输。这种策略可以很容易地适应慢病毒载体修饰的HSCT，通过修改载体中的cDNA序列。 然而，慢病毒载体修饰的HSCT有局限性和并发症。目前，无法调节病毒载体转导后转基因的表达水平。虽然在溶酶体贮积病等条件下，过度表达转基因可能是可以容忍的，因为治疗需要系统地或向脑脊液（CSF）输送大量的酶，但在其他情况下可能是有毒的。例如，在AADC缺乏症的基因治疗中，负责单胺神经递质产生的酶直接输送到壳核，以防止大脑中异位或过度的多巴胺产生。同样，在β-地中海贫血治疗中过度表达β-球蛋白可能导致α-球蛋白的相对缺乏，本质上将疾病转化为α-地中海贫血。因此，用于β-地中海贫血基因治疗的慢病毒载体包含β-球蛋白基因的调节元素。虽然慢病毒载体已被证明比逆转录病毒载体更安全，并且与载体插入相关的白血病无关，但它们最近被怀疑会导致骨髓发育不良（MDS）。鉴于基因治疗的新颖性，在进行治疗前需要仔细评估风险和收益。 图1 超罕见疾病基因治疗的应用。CGD慢性肉芽肿病，EDS埃勒斯-当洛斯综合症，EE癫痫性脑病，ML黏多糖脂质贮积症，MPS粘多糖贮积症，NBIA脑铁积累性神经变性，OA有机酸尿症，OI成骨不全症，SCID严重联合免疫缺陷，SED脊椎骨骺发育不良，神经递质缺乏，UCD尿素循环障碍。 图2 慢病毒载体修饰的自体CD34+造血干细胞移植机制。对造血干细胞的转导可以纠正血液中细胞的功能缺陷，包括T细胞、B细胞和巨噬细胞。转基因可以编码分泌性蛋白，这些蛋白被分泌到系统循环中。如果分泌的蛋白包含一个靶向大脑的表位，它就可以进入大脑。骨髓来源的细胞也可以迁移到大脑并分化为小胶质细胞，这些细胞可以改善大脑缺陷。 4.2.系统性给药AAV载体至肝脏（图3） 在12种批准的遗传病基因治疗中，有两种针对肝脏（血友病A和B）、一种针对神经系统（SMA）、一种针对肌肉（DMD）使用系统性给药AAV载体。Zolgensma的系统性输注用于治疗儿童SMA，但计划在成年患者中将载体输送至脑脊液。Elevidys最近被批准用于DMD治疗，剂量为每公斤体重1.33×1014个载体基因组（vg/kg），仍在评估其效果和潜在副作用。系统性给药AAV至肌肉需要高剂量，更有可能引起并发症，包括肝毒性和微血管病变。相反，由于肝脏保留了超过90%的系统性输注AAV载体，系统性给药至肝脏只需要肌肉靶向所需剂量的十分之一，显著降低了并发症的风险。Valoctocogene roxaparvovec（AAV5-hFVIII-SQ）包含一个由肝脏选择性启动子驱动的凝血因子VIII cDNA。在3期研究中，134名血友病A患者接受了6×1013 vg/kg载体的单次输注。一年后的平均凝血因子VIII活性水平增加了41.9 IU/分升。治疗后4周凝血因子VIII浓缩物使用量和治疗出血的年化率分别下降了98.6%和83.8%。试验中没有死亡。Etranacogene dezaparvovec是一种表达Padua因子IX变体的AAV5载体。在3期研究中，54名血友病B患者接受了2×10^13基因组拷贝/公斤体重的载体。年化出血率从导入期的4.19次下降到治疗后7至18个月的1.51次。 在血友病的情况下，肝脏是关键，因为它产生凝血因子。许多其他遗传病，包括有机酸尿症、尿素循环障碍和氨基酸病等代谢疾病，也由肝脏功能障碍引起。像所有载体介导的基因治疗一样，效果可以通过更强或更合适的启动子、密码子优化、分泌性前导肽和针对器官（如大脑）的表位来增强。系统性给药AAV44.9-Mmut载体已被证明可以预防甲基丙二酸血症小鼠的致死性并降低与疾病相关的代谢物。治疗小鼠的组织生物分布和转基因表达研究表明，AAV44.9在转导肝脏和心脏方面非常有效。庞贝病是一种溶酶体贮积症，导致骨骼肌无力和心肌病。最近的数据揭示了2×1011 vg/kg的AAV2/8-LSPhGAA，包含一个肝脏特异性启动子/增强子和前导序列，转导了所有肝细胞，这导致成年GAA-KO小鼠的庞贝病部分生化纠正。 然而，系统性AAV给药受到预先存在的病毒衣壳抗体的阻碍，排除了一些患者接受治疗。此外，肝细胞的周转可以导致随时间推移转基因表达的减少，就像大多数肝脏导向的基因治疗一样，尽管治疗效果减弱的持续时间仍然不确定。最后，尽管AAV不是整合病毒，但观察到一小部分整合到宿主基因组中，这种病毒整合的长期影响尚未完全了解。 图3 系统性AAV载体给药至肝脏的机制。通过静脉输注后，大部分AAV载体被肝脏吸收。被转导的肝细胞恢复其功能，例如通过进行酶反应。如果转基因编码的是一个分泌性蛋白，该蛋白可以被释放到循环系统中以治疗系统性疾病。如果分泌性蛋白包含一个靶向大脑的表位，它就可以进入大脑。 4.3.局部给药AAV载体至脑脊液和大脑用于神经系统疾病治疗（图4） 靶向仍然是基因治疗中最大的挑战。例如，科学家正在研究开发修改后的AAV载体，这些载体靶向肌肉细胞的同时减少肝脏吸收。重新编程AAV衣壳以介导大脑基因输送也正在进行中。然而，AAV载体可以很容易地直接给药至脑脊液空间（鞘内或脑池内）或大脑实质，以治疗影响大脑、脊髓、眼睛和耳朵的疾病。脑脊液和大脑给药有几个优点。首先，所需的载体量大大少于系统性输注所需的量——比系统性AAV给药至肝脏少一个数量级。这种减少节省了成本并最小化了系统性并发症（如肝损伤）的风险。第二，由于中枢神经系统的免疫特权，预先存在的抗体所带来的挑战对于脑脊液和大脑给药来说不那么重要。第三，由于神经元不分裂，AAV的治疗效果可以持久。第四，直接将载体给药至大脑降低了转基因异位表达的风险。 在12种批准的遗传病基因治疗中，有一种靶向眼睛（LCA），一种靶向壳核（AADC缺乏症）通过局部注射AAV载体。两者都使用AAV2，它对神经元细胞表现出高亲和性和有限的组织分布。这些治疗使用最小量的载体，并以高效和缺乏重大并发症为特点。目前，基因治疗正在推进几种眼睛和耳朵疾病的治疗。此外，各种大脑疾病可以从大脑导向的AAV注射中受益。单胺神经递质缺乏可以通过壳核注射来治疗。脑铁积累性神经变性（NBIA）可以通过注射至壳核或苍白球来治疗。原发性肌张力障碍可以通过靶向丘脑来缓解。将AAV载体输送至脑脊液空间是一种治疗具有更广泛大脑病理学的疾病的方法。在人类中，通过侧脑室的AAV给药主要转导室管膜细胞。通过腰穿的给药既方便又实用，特别是对于脊髓疾病。直接注射至大囊（脑池内注射）可能在大脑和脊髓之间提供平衡的载体分布。这些方法可能对许多大脑疾病或具有大脑表现的系统性疾病有益，包括一些溶酶体贮积症。 大脑输送的主要限制在于载体分布是否足够广泛以涵盖所有受影响的大脑区域。例如，脑脊液输送通常导致壳核中的少量神经元转导，而壳核内注射不影响皮层或小脑中的细胞。此外，由于大多数疾病中的大脑病理学是不可逆的，基因治疗的潜在效果可能受到限制。 图4 AAV载体输送至大脑的机制。AAV载体可以直接给药至大脑实质或注射至脑脊液空间（例如，通过腰穿），然后载体迁移至脊髓和大脑。AAV可以转导大脑中的神经细胞并改善它们的功能障碍。转基因可能被分泌出来，以缓解其他细胞的功能障碍。 4.4.RNA治疗和超罕见疾病的基因编辑 上述三种基因治疗模块主要涉及基因补充，但RNA治疗也正成为超罕见疾病最有希望的治疗方法之一。单链DNA或RNA寡核苷酸与RNA结合阻断基因表达，调节剪接，通过RNase H切割DNA•RNA杂交体，并针对miRNA。双链短干扰RNA（siRNAs）与RNA诱导的沉默复合体（RISC）的蛋白机器结合，RISC将其结合的小RNA导向目标互补RNA并通过mRNA切割、降解和翻译抑制来抑制其表达。通过磷酸硫酯（PS）键和化学修饰对DNA或RNA寡核苷酸进行修饰，大大提高了它们的稳定性、与血清蛋白的结合以及与其互补序列的结合亲和力。 ASOs和RNAi可以降低mRNA水平并抑制突变有毒基因产物的表达，如在HD中观察到的，或针对代谢途径中的上游或下游基因以减轻突变的有害效应，如急性肝性卟啉症。此外，ASOs可以调节mRNA剪接；例如，在治疗DMD时，它们可以剪接出包含错义或无义突变的外显子以恢复蛋白质翻译，产生一个较短但功能性的抗肌萎缩蛋白，从而缓解症状。在更独特的案例中，ASOs干扰剪接抑制剂的结合，如在SMA治疗中，以实现正确的剪接。 尽管RNA治疗药物需要定期给药以治疗遗传病，但寡核苷酸可以像小分子药物一样生产和纯化，提供了低生产成本和可扩展性的相同优势。ASOs的行为相当一致，导致可预测的治疗剂量、给药途径、给药频率和潜在副作用。最近，n-Lorem与Ionis Pharmaceuticals合作，为每位患者发现和开发个性化的ASOs——N-of-1疗法。ASOs和RNAi治疗治疗单基因疾病的可能性最近已经回顾。 基因编辑，主要使用CRISPR/Cas，代表了另一种强大的工具，有效地阻断基因表达。目前，CRISPR/Cas9的第一个批准的临床应用是治疗镰状细胞贫血症。由于担心与双链断裂相关的风险，碱基编辑，一种不诱导双链断裂的CRISPR/Cas9衍生物，是一种更安全的替代品，已经催化了几次临床试验。然而，潜在的脱靶效应需要在超罕见疾病的治疗中谨慎应用碱基编辑。在表3中，我们比较了本文提到的治疗模块，并指出了将它们应用于治疗超罕见疾病的可行性。 5.资金、报销和商业模式 尽管基因治疗有潜力改变这些毁灭性罕见病患者的生活，但患者获取这些新疗法远非易事。开发罕见病治疗的障碍超出了技术问题，包括资金、报销策略和商业模式。虽然大多数目前批准的基因治疗针对罕见病，但它们共同对健康和保险系统产生了重大的财务影响。这促使提出了各种支付方法和政策，以确保患者能够获得基因治疗的好处，例如，通过医疗贷款增加药物的负担能力。超罕见疾病的治疗商业模式也很困难。n-Lorem组织为影响全球不到30人的超罕见疾病提出了一种创新方法，采用非营利模式一次治疗一位患者。 然而，本文讨论的基因治疗方式——慢病毒载体修饰的自体CD34+造血干细胞移植、系统性给药AAV至肝脏、给药AAV至脑脊液和大脑，以及RNA治疗——有潜力治疗多种遗传病。在一个有利于创新的监管环境中，一家公司可以专门从事一种技术用于多种疾病，从而节省开发成本、载体生产、生物分布和毒性测试。通过与渴望为患者提供治疗的患者团体和医学社团合作，可以更经济地设计临床试验。例如，在我们为AADC缺乏症开发Upstaza时，这是第一个也是唯一一个针对超罕见疾病的大脑导向基因治疗，我们通过学术研究资助开发它，然后过渡到商业环境。这些战略方法将使公司在扩大超罕见疾病患者获得治疗的同时保持盈利。 6.结论 本文概述了基因治疗的当前成功，包括自体慢病毒载体修饰的造血干细胞移植治疗血液学和神经系统疾病，以及AAV载体介导的基因治疗治疗眼睛、肝脏和神经系统疾病。这些新技术为成千上万的罕见遗传病患者带来了希望。然而，基因治疗的高风险和成本阻碍了其快速发展，尤其是对于只有少数合格患者的超罕见疾病。在本文中，我们提出了几种适合治疗罕见遗传病的基因治疗技术。例如，在系统性给药AAV载体中，肝脏靶向需要较少的载体，但可以治疗肝脏和系统性疾病。直接将AAV载体输送至神经系统也可以治疗神经递质缺乏、原发性肌张力障碍和NBIA。因此，一家公司可以专门从事一种可以针对多种超罕见疾病的技术，以减轻基因治疗开发的财务负担。我们希望更多的超罕见遗传病患者能够尽快接受基因治疗。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 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Treatment with DTX401 resulted in a statistically significant reduction in daily cornstarch intake at Week 48 (p Company will host investor call today at 5:00 p.m. ET May 30, 2024 -- Ultragenyx Pharmaceutical Inc. (NASDAQ: RARE) today announced positive topline results from the Phase 3 GlucoGene study (NCT05139316) evaluating DTX401, an investigational gene therapy for the treatment of patients aged eight years and older with glycogen storage disease type Ia (GSDIa). The study achieved its primary endpoint, demonstrating that treatment with DTX401 resulted in a statistically significant and clinically meaningful reduction in daily cornstarch intake compared with placebo at Week 48. The mean percent reduction was 41.3% in the DTX401 group (n=20) compared with 10.3% in the placebo group (n=24) at Week 48 (p “This is an incredible milestone for the DTX401 program. These clinically important and statistically significant results are consistent with our Phase 1/2 findings, and the continued improvement in these treated patients reflects the acquired ability to break down glycogen as a source of endogenous glucose from their treated livers,” said Eric Crombez, M.D., chief medical officer at Ultragenyx. “We want to thank the patients, families and treating community for their ongoing participation in this study and their support of progress for the broader GSDIa community.” The study also successfully met key secondary endpoints of reduction in the number of cornstarch doses per day and maintenance of glucose control at Week 48. Treatment with DTX401 resulted in a mean reduction of 1.1 cornstarch doses per day in the DTX401 treatment group compared with a mean reduction of 0.2 in the placebo group (p=0.0011). Patients in the DTX401 group also showed significant improvement in both frequency and quantity of nighttime cornstarch dosing compared with the placebo group. This blinded study established non-inferiority (p The Patient Global Impression of Change (PGIC) at Week 48 showed a median score of 2.0 (moderately improved) for the DTX401 treatment group and 1.0 (minimally improved) for the placebo group (p=0.132). Moderately or higher improved PGIC scores correlated with a ≥30% reduction in total daily cornstarch intake indicating that this is a clinically meaningful threshold for patients. “With these Phase 3 results, the significant reduction in cornstarch intake with continued management of glucose control has the potential to offer meaningful benefit to patients while improving their quality of life on a daily basis,” stated Rebecca Riba-Wolman, M.D., director of the Glycogen Storage Disease Program & Disorders of Hypoglycemia at Connecticut Children’s Medical Center/University of Connecticut Medical School and study investigator. “GSDIa is a disease that never takes a break, where you must constantly think about your own, or your child's, safety and risk of severe low blood sugar and acidosis throughout the day and especially at night. A treatment that can improve these daily concerns for people with GSDIa without significant risks is essential.” The study demonstrated an acceptable and expected safety profile for DTX401 consistent with Phase 1/2 study results. Anticipated vector-induced hepatic effects were all non-serious and manageable with a prophylactic corticosteroid regimen. No AAV8 class effects of dorsal root ganglion toxicity or thrombotic microangiopathy were observed in the study through Week 48. Full 48 Week data from the Phase 3 study will be presented at a scientific conference later this year. These results will be discussed with regulatory authorities to support a marketing application in 2025. Ultragenyx recently presented long-term DTX401 Phase 1/2 data demonstrating durable response, with sustained, clinically meaningful reductions in cornstarch lasting up to 5 years in patients treated with open-label DTX401 as of the data cut-off. All 12 patients in the study have been followed for an average of 4 years and continue to demonstrate improved glucose control, with a mean total daily reduction of cornstarch intake of 72% (p<0.0001) from baseline to their last available timepoint. The 48-week randomized, double-blind, placebo-controlled study treated 46 patients aged eight years and older with DTX401 (1.0 x 10^13 GC/kg dose measured by ddPCR) or placebo. There were 44 patients in the modified intention-to-treat (mITT) population with efficacy data within the Week 48 analysis period following treatment with DTX401 (n=20) or placebo (n=24). At Week 48, eligible patients crossed over and received the alternate treatment. After crossover, patients will be followed for an additional 96 weeks. After study completion, patients will be offered enrollment into a Disease Monitoring Program (DMP) where they will be followed for at least 10 years post-DTX401 infusion. GSDIa is a serious inherited glycogen storage disease. It is caused by a defective gene coding for the enzyme G6Pase-α, resulting in the inability to regulate blood sugar (glucose). Hypoglycemia in patients with GSDIa can be life-threatening, while the accumulation of the complex sugar glycogen in certain organs and tissues can impair the ability of these tissues to function normally. If chronically untreated, patients can develop severe lactic acidosis, progress to renal failure, and potentially die in infancy or childhood. There are no approved pharmacologic therapies. An estimated 6,000 patients worldwide are affected by GSDIa. DTX401 is an investigational AAV8 gene therapy designed to deliver stable expression and activity of G6Pase-α under control of the native promoter to allow the treated liver cells to respond to normal hormonal signals intended to manage glucose, including insulin, glucagon and cortisol. DTX401 is administered as a single intravenous infusion and has been shown in preclinical studies to improve G6Pase-α activity and reduce hepatic glycogen levels, a well-described biomarker of disease progression. DTX401 has been granted orphan drug designation, regenerative medicine advanced therapy (RMAT) designation and Fast Track designation from the U.S. FDA, as well as PRIority MEdicines (PRIME) and orphan drug designation from the European Medicines Agency. Ultragenyx is a biopharmaceutical company committed to bringing novel products to patients for the treatment of serious rare and ultrarare genetic diseases. The company has built a diverse portfolio of approved therapies and product candidates aimed at addressing diseases with high unmet medical need and clear biology for treatment, for which there are typically no approved therapies treating the underlying disease. The company is led by a management team experienced in the development and commercialization of rare disease therapeutics. Ultragenyx’s strategy is predicated upon time- and cost-efficient drug development, with the goal of delivering safe and effective therapies to patients with the utmost urgency. The content above comes from the network. if any infringement, please contact us to modify.